KR20010059473A

KR20010059473A - 이동통신 단말기의 송신장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010059473A
Application number: KR1019990066979A
Authority: KR
Inventors: 이한준
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06
Also published as: US6687490B2; US20010019949A1

Abstract

본 발명에 따른 이동통신단말기의 송신장치가, 송신신호를 이득조정하여 증폭하는 자동이득증폭기와, 상기 자동이득증폭기의 출력신호를 래디오주파수 신호로 변환하는 출력하는 무선주파수부와, 상기 무선주파수부의 출력신호를 증폭하여 출력하는 증폭부로 구성되며, 상기 증폭부의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대출력파워보다 작을 경우, 상기 무선주파수부의 출력을 바로 송신안테나를 전달하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신단말기에서 전류소모를 줄이기 위한 장치{apparatus for saving current in mobile communication terminal}

본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 특히 RF블럭에서 송신체인(Tx chain) 구조를 다르게 가져감으로서 전류소모를 줄일수 있는 장치에 관한 것이다.

이동통신단말기(이하 단말기라 칭함)에서 RF(Radio frequency)의 구조는 크게 수신부와 송신부로 나눌수 있다. 상기 수신부는 기지국으로부터 수신한 신호를디지털 신호로 변환하고, 상기 송신부는 모뎀으로부터 디지털신호를 받아 파워(power)를 증폭시켜 기지국으로 송신하는 역할을 수행한다.

상기 단말기의 송신부는 전력제어(power control)을 하기 위해서 BBA칩에서 출력된 일정한 전력의 신호를 이득변환이 가능한 자동이득증폭기(AGC)를 통과시킨다. 예를들어, 쿨컴의 자동이득증폭기의 경우 이득변환이 -45dB∼40dB로 약 85dB의 동작범위를 갖는다. 그리고 상기 자동이득증폭기의 최대 IIP3는 약 30dB 이득을 가질 때 -14dB이므로, 증폭기의 출력 P1dB는 6dBm 정도 임을 예측할수 있다. 그리고, BBA칩의 출력 파워는 -17dBm이므로 약 0dBm 이상까지의 파워를 증폭기의 출력으로 사용할수 있다. 그러나 실제 Tx line budget 상에서는, 구동증폭기(drive amp.)와 전력증폭기(power amp.)의 이득이 존재하므로 충분한 동작범위를 얻기 위해, 상기 자동이득증폭기 출력단에 감쇄기(25dB∼30dB)를 사용한후 다시 증폭시켜 출력신호로 사용한다. 상기와 같은 방법은 이미 배터리를 사용하여 얻어진 파워를 다시 감쇄시키고, 또 다시 배터리를 사용하여 증폭시킴으로서 이중으로 배터리가 낭비되어 단말기의 사용신간을 단축시키는 문제점이 있다.

도 1은 상기와 같은 구조를 갖는 기존의 이동통신단말기의 송신장치를 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, BBA(101)는 모뎀으로부터 출력되는 디지털신호로 기저대역 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 자동이득증폭기(102)는 상기 BBA(101)의 출력신호를 인가되는 제어전압에 따라 이득조정하여 출력한다. 여기서 상기 자동이득증폭기(102)의 이득조정은 상기 모뎀(도시하지 않음)에서 제공되는 제어전압에 의해서 이루어진다. 감쇄기(103)은 상기 자동이득증폭기(013)의 출력을 감쇄시켜 출력한다. 혼합기(104)는 상기 감쇄기(103)에서 출력신호를 국부발진기(도시하지 않음)에서 발생된 주파수와 혼합하여 래디오주파수 신호로 변환하여 출력한다. 여파기(105)는 상기 혼합기(104)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 구동증폭기(116)는 상기 여파기(105)의 출력신호를 증폭하여 출력한다. 여파기(107)는 상기 구동증폭기(106)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 전력증폭기(108)는 상기 여파기(107)의 출력신호를 송신전력에 맞게 증폭하여 출력한다. 듀플렉서(109)는 송수신을 분리하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 전력증폭기(108)의 출력신호를 안테나를 통해 송신하고, 수신신호를 수신부(도시하지 않음)로 출력한다.

상기와 같은 구성을 갖는 기존의 단말기는 2가지 방법으로 송신전력을 제어한다. 그 하나는 개루프전력제어방식(Open loop power control)으로 수신전력(Rx)와 송신전력(Tx)의 합이 x dBm으로 고정되어 있는 방식이고, 다른 하나는 폐루프전력제어방식(Closed loop power contrl)으로 단말기가 기지국으로부터 전력제어비트(power control bit)을 수신하여 상기 전력제어비트에 따라 송신전력을 조정하는 방식이다.

상기한 전력제어방식은 모뎀이 수신된 전력을 검출한 후에 제어신호(Vcontrol)신호를 상기 자동이득증폭기(102)에 인가하므로서 그 제어가 가능하다. 상기 자동이득증폭기(102)는 상기 제어전압에 따라 입력신호를 증폭 또는 감쇄시킴으로서 안테나에서 출력되는 송신전력을 가변시킨다. 여기서 상기 안테나를 통해 출력되는 송신전력의 가변범위를 다이나믹 레인지(dynamic range)라 하며, 상기 다이나믹 레인지는 상기 자동이득증폭기(102)의 다이나믹 레인지에 의해 결정된다.

그런데, 상기와 같은 기존 단말기의 송신구조는 자동이득증폭기(102) 출력단에 감쇄기(103)를 사용하여 신호를 감쇄시킨후, 후단에 위치한 구동증폭기(106)와 전력증폭기(108)에서 다시 증폭시켜 출력하기 때문에, 배터리의 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 또한, 상기 자동이득증폭기(102)에서 과도한 감쇄를 하여 상기 자동이득증폭기의 효율을 충분히 활용치 않고, 상기 구동증폭기나 전력증폭기의 이득을 이용하는 비효율적인 구조를 갖고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신단말기에서 자동이득증폭기(AGC)의 출력단에 스위치를 사용하여 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대출력파워보다 작을때에는 구동증폭기와 전력증폭기를 사용하지 않고 패스시켜 바로 듀플렉서까지 신호를 전달하여 전류소모를 줄일수 있는 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 이동통신단말기의 송신장치가, 송신신호를 이득조정하여 증폭하는 자동이득증폭기와, 상기 자동이득증폭기의 출력신호를 래디오주파수 신호로 변환하는 출력하는 무선주파수부와, 상기 무선주파수부의 출력신호를 증폭하여 출력하는 증폭부로 구성되며, 상기 증폭부의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대출력파워보다 작을 경우, 상기 무선주파수부의 출력을 바로 송신안테나를 전달하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 이동통신단말기의 송신장치를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신단말기에서 송신신호 패스를 제어하기 위한 제어신호(Vsw_on) 발생회로를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신단말기에서 증폭기들의 전원차단을 제어하기 위한 스위치 회로를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 송신장치를 도시하는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 동통신단말기에서 자동이득증폭기(AGC)의 출력단에 스위치를 사용하여 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대출력파워보다 작을때에는 구동증폭기와 전력증폭기를 사용하지 않고 패스시켜 바로 듀플렉서까지 신호를 전달함으로서 단말기의 전류소모를 줄이기 위한 것이다.

따라서, 먼저 상기 스위치를 온/오프 시킬 제어신호(Vsw_on)가 필요하다. 상기 제어신호는 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대 출력파워와 같아지는 지점에서 발생되는 것이 바람직하다.

상기 제어신호 발생회로는 첨부된 도면 도 2에 도시되어 있다. 상기 도 2를 참조하면, 입력신호는 구동증폭기의 제어전압이 된다. 상기 제어전압은 저항 R1과 R2의 의해 분배된다. 여기서 상기 저항은 단말기의 파워가 자동이득증폭기의 최대출력파워와 같아지는 제어전압에서 트랜지스터를 오프시키는 역할을 한다. 상기 제어신호(Vsw_on)가 오프(off)일때는 도 3에서 도시된 바와 같이, 기존의 송신체인과 같은 경로로 신호를 전달한다. 그러나 상기 제어신호(Vsw_on)가 온(on)일 때는 상기 자동이득증폭기의 출력을 감쇄기를 거치지 않고 바로 주파수 혼합기로 통과시키고, 저역신호 억제(LO suppression)를 위하여 여파기를 지나 다시 스위치를 거쳐 안테나로 전달되도록 한다. 이때 상기 구동증폭기와 전력증포기에 제공되는 전원을 차단되어 전류감소 효과를 기대할수 있다.

도 3은 상기 구동증폭기와 전력증폭기의 전원차단을 위한 스위치 회로를 도시하고 있다. 상기 도 3을 참조하면, 입력은 상기 제어신호(Vsw_on)가 된다. 상기 제어신호(Vsw_on)가 오프(off)일때에는 상기 구동증폭기와 전력증폭기에 전원(Vcc_drive)를 제공하고, 상기 제어신호(Vsw_on)가 온(on)일때는 상기 구동증폭기와 전력증폭기에 전원(Vcc_drive)를 차단하여 전류소모를 줄일수 있다. 여기서, 상기 전력증폭기의 스위치는 큰 전류가 흐르므로 FET를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 도 3의 증폭기의 전원차단을 위한 스위치회로는 각각 도 4의 구동증폭기(106) 및 전력증폭기(109)에 구비되어 상기 증폭기들(106,109)로 전원을 공급 및 차단시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 새로운 송신체인 구조를 갖는 이동통신단말기의 송신장치를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, BBA(101)는 모뎀으로부터 출력되는 디지털신호로 기저대역 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 자동이득증폭기(102)는 상기 BBA(101)의 출력신호를 인가되는 제어전압에 따라 이득조정하여 출력한다. 여기서 상기 자동이득증폭기(102)의 이득조정은 상기 모뎀(도시하지 않음)에서 제공되는 제어전압에 의해서 이루어진다. 제1스위치(110)는 상기 도 2에서 발생된 제어신호(Vsw_on)에 의해 스위칭된다. 상기 제어신호(Vsw_on)이 오프(off)될 경우, 상기 제1스위치(110)은 정상경로로 스위칭되며, 상기 자동이득증폭기(102)의 출력신호는 감쇄기(103)으로 출력되어 도 1과 같은 기존의 경로를 거쳐 안테나를 통해 송신된다. 반면, 상기 제어신호(Vsw_on)가 온(on)될 경우, 상기 제1스위치(110)는 전류절약경로로 스위칭되며, 상기 자동이득증폭기(102)의 출력신호는 상기 감쇄기(103)를 통과하지 않고 바로 결합기(111)로 전달되어 본 발명에 따른 전류절약경로를 거쳐 안테나를 통해 기지국으로 송신된다.

감쇄기(103)은 상기 자동이득증폭기(013)의 출력을 감쇄시켜 출력한다. 결합기(111)는 상기 감쇄기(103)의 출력신호와 상기 제1스위치(110)으로부터 전달된 신호를 결합하여 출력한다. 여기서 만일, 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기(102)의 최대출력파워보다 클 경우, 상기 감쇄기(103)의 출력신호가 상기 결합기(111)로 입력되며, 반면 상기 자동이득증폭기(102)의 최대출력파워보다 작을 경우, 상기 제1스위치(110)의 출력신호가 상기 결합기(111)로 입력된다. 혼합기(104)는 상기 감쇄기(103)에서 출력신호를 국부발진기(도시하지 않음)에서 발생된 주파수와 혼합하여 래디오주파수 신호로 변환하여 출력한다. 여파기(105)는 상기 혼합기(104)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다.

제2스위치(112)는 상기 도 2에서 발생된 제어신호(Vsw_on)에 의해 스위칭된다. 상기 제어신호(Vsw_on)이 오프될 경우, 상기 제2스위치(110)는 정상경로로 스위칭되며, 상기 여파기(105)의 출력신호는 구동증폭기(106)으로 출력되어 도 1과 같은 기존의 경로를 거쳐 안테나를 통해 송신된다. 반면, 상기 제어신호(Vsw_on)가 온(on)될 경우 상기 제2스위치(112)는 상기 전류절약경로로 스위칭되며, 상기 여파기(105)의 출력신호는 후단의 상기 구동증폭기(103) 및 전력증폭기(109)를 통과하지 않고 결합기(113)로 바로 출력되어 본 발명에 따른 전류절약경로를 거쳐 안테나를 통해 기지국으로 송신된다.

상기 구동증폭기(116)는 상기 제2스위치(112)를 통해 전달된 상기 여파기(105)의 출력신호를 증폭하여 출력한다. 여기서, 상기 구동증폭기(116)은 상기 제어신호(Vsw_on)에 의해 구동된다. 예를들어, 상기 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기(102)의 최대 출력파워보다 작아 상기 제어신호(Vsw_on)이 오프(off)될 경우 상기 구동증폭기(116)로 구동 전원(vcc_drive)가 제공되고, 반면 상기 제어신호(Vsw_on)가 온(on)될 경우 상기 구동 전원(Vcc_drive)이 차단됨으로서 전류를 절약한다. 여기서, 상기 구동증폭기(116)가 구동되는 동안은 단말기의 송신신호가 기존의 정상적인 경로를 거쳐 안테나로 전달되고, 상기 구동증폭기(116)가 구동되지 않는 동안은 상기 전류절약경로를 거쳐 안테나로 전달된다.

여파기(107)는 상기 구동증폭기(106)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 전력증폭기(108)는 상기 여파기(107)의 출력신호를 송신전력에 맞게 증폭하여 출력한다. 여기서, 상기 전력증폭기(108)은 상기 도 2에서 발생된제어신호(Vsw_on)에 의해 구동된다. 예를들어, 상기 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기(102)의 최대 출력파워보다 작아 상기 제어신호(Vsw_on)이 오프(off)될 경우 상기 전력증폭기(108)로 구동 전원(vcc_drive)이 제공되고, 반면 상기 제어신호(Vsw_on)가 온(on)될 경우 상기 구동 전원(Vcc_drive)을 차단시킴으로서 전류를 절약한다. 여기서, 상기 전력증폭기(108)가 구동되는 동안은 단말기의 송신신호가 기존의 정상적인 경로를 거쳐 안테나로 전달되고, 상기 구동증폭기(116)가 구동되지 않는 동안은 상기 전류절약경로를 거쳐 안테나로 전달된다.

결합기(113)은 상기 전력증폭기(109)의 출력신호과 상기 제2스위치(112)로부터 전달되는 신호를 결합하여 출력한다. 여기서 만일, 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기(102)의 최대출력파워보다 클 경우 상기 전력증폭기(109)의 출력신호가 상기 결합기(113)로 입력되고, 반면 상기 자동이득증폭기(102)의 최대출력파워보다 작은 경우 상기 제2스위치(112)의 출력신호가 상기 결합기(113)로 입력된다. 듀플렉서(109)는 송수신을 분리하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 전력증폭기(108)의 출력신호를 안테나를 통해 송신하고, 수신신호를 수신부(도시하지 않음)로 출력한다.

이하 상기 구성에 근거한 동작을 살펴본다. 우선, 설명의 편의를 위해, 상기 제1스위치(110) 및 상기 제2스위치(112)가 오프되어 단말기의 송신신호가 종래와 같이 상기 구동증폭기(106) 및 전력증폭기(109)를 모두 거쳐 출력되는 경우의 신호패스를 정상경로라 칭하고, 상기 제1스위치(110)과 상기 제2스위치(112)가 온되어 단말기의 송신신호가 상기 구동증폭기(106) 및 전력증폭기(109)를 거치지 않고 출력되는 경우의 신호패스를 전류절약경로라 칭한다.

우선, 단말기의 출력파워(전력증폭기의 출력파워와 동일한 의미임)가 상기 자동이득증폭기(102)의 최대 출력파워보다 작을 경우, 상기 도 2의 제어신호 발생회로에 의해 상기 제어신호(Vsw_on)는 온(on)된다. 그리고, 상기 제어신호(Vsw_on)는 동시에 상기 제1스위치(110), 상기 제2스위치(112), 상기 구동증폭기(106) 및 상기 전력증폭기(109)로 제공된다. 그러면, 상기 제1스위치(110) 및 상기 제2스위치(112)는 래디오주파수 신호를 상기 전류절약경로를 거쳐 전달하기 위해 스위칭되고, 상기 구동증폭기(106) 및 상기 전력증폭기(109)는 상기 도 3의 전원차단 스위치회로에 의해 구동 전원(Vcc_drive)가 차단되므로 구동되지 않는다.

반면, 상기 단말기의 출력파워가 상기 자동이득증폭기(102)의 최대 출력파워보다 클 경우, 상기 도 2의 제어신호 발생회로에 의해 상기 제어신호(Vsw_on)는 오프(off)된다. 그리고, 상기 제어신호(Vsw_on)는 동시에 상기 제1스위치(110), 상기 제2스위치(112), 상기 구동증폭기(106) 및 상기 전력증폭기(109)로 제공된다. 그러면, 상기 제1스위치(110) 및 상기 제2스위치(112)는 래디오주파수 신호를 상기 정상경로를 거쳐 전달하기 위해 스위칭되고, 상기 구동증폭기(106) 및 상기 전력증폭기(109)는 상기 도 3의 전원차단 스위치회로에 의해 상기 구동 전원(Vcc_drive)가 공급되므로 구동된다.

일반적으로 전력제어를 수행하는 CDMA 시스템에서 낮은 전력을 출력해야 할 경우(본 발명에 따른 전류절약경로), 기존의 시스템은 자동이득증폭기가 먼저 전력을 감쇄시켰다가 뒷단에 있는 증폭기들이 다시 그 신호를 증폭시키는 모순을 가지고 있다. 그런데 본 발명은 낮은 전력으로 출력을 하는 경우 신호 전력을 감쇄시켰다가 증폭시키는 대신 자동이득증폭기에서 신호 전력을 증폭시킨 후 곧바로 듀플렉서의 입력단에 연결시킴으로서 기존에 증폭기들이 사용하던 전류를 제거할수 있다. 또한, 자동이득증폭기의 다이나믹 레인지를 줄임으로서 적은 전류를 소모하는 자동이득증폭기를 설계할수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 단말기의 출력파워가 자동이득증폭기의 최대출력파워(퀄컴의 경우 약 2dBm)보다 작을때에는 구동증폭기와 전력증폭기를 사용하지 않음으로 인해 전류소모를 줄일수 있는 이점이 있다. 일반적으로, 단말기의 출력파워가 0dBm일 경우 구동증폭기는 25∼30mA, 전력증폭기는 30∼40mA의 전류를 사용한다. 그러므로, 상기 증폭기들을 구동시키지 않을 경우, 약 55∼70mA의 전류소모를 줄일수 있다. 이는 송신체인 전류(BBA 제외) 약 2/3에 해당한다. 도시의 밀집지역이나 사람들의 왕래가 잦은 곳에서의 단말기의 수신전력은 보통 -85∼-65dBm이므로 출력전력은 -10∼10dBm이 많이 사용된다. 따라서 본 발명과 같은 송신체인 구조를 사용한다면 통화시간을 탁월하게 향상시킬수 있다.

Claims

송신신호를 이득조정하여 증폭하는 자동이득증폭기와,

상기 자동이득증폭기의 출력신호를 래디오주파수 신호로 변환하는 출력하는 무선주파수부와,

상기 무선주파수부의 출력신호를 증폭하여 출력하는 증폭부로 구성되며,

상기 증폭부의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대출력파워보다 작을 경우, 상기 무선주파수부의 출력을 바로 송신안테나를 전달하는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기의 송신장치.
제1항에 있어서, 상기 증폭부는,

상기 무선주파수부의 출력신호를 구동레벨에 맞게 증폭하는 구동증폭기와,

상기 구동증폭기의 출력을 대역 필터링하는 제2대역여파기와,

상기 제2대역여파기의 출력을 전력 증폭하는 전력증폭기로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신단말기의 송신장치.
제2항에 있어서,

상기 증폭부의 출력파워가 상기 자동이득증폭기의 최대출력파워보다 작을 경우, 상기 구동증폭기 및 상기 전력증폭기로 제공되는 구동 전원이 차단됨을 특징으로 하는 이동통신단말기의 송신장치.